245787437 Laporan Praktikum KR1 Dispasi Hot Wire Fix

LAPORAN PRAKTIKUM

Remote Laboratory

DISIPASI KALOR HOT WIRE

Nama : Fauzan Gustavio

NPM : 1406531971

Fakultas/ Prog. Studi : Teknik / Teknik Komputer

Nomor dan Nama Percobaan : KR01 / Disipasi Kalor Hot Wire

Minggu Percobaan : Pekan 2

Tanggal Percobaan : Jumat, 6 Maret 2015

LABORATORIUM FISIKA DASAR

UPP IPD

UNIVERSITAS INDONESIA

2014

KR01 – DISIPASI KALOR HOT WIRE

TUJUAN

Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

ALAT

1. Kawat pijar (hotwire)

2. Fan

3. Voltmeter dan Ampmeter

4. Adjustable power supply

5. Camcorder

6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

PRINSIP DASAR

Single normal probe adalah suatu tipe hotwire yang paling banyak digunakan sebagai sensor

untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah axial saja. Probe seperti ini terdiri

dari sebuah kawat logam pendek yang halus yang disatukan pada dua kawat baja. Masing

masing ujung probe dihubungkan ke sebuah sumber tegangan. Energi listrik yang mengalir pada

probe tersebut akan didispasi oleh kawat menjadi energi kalor. Besarnya energi listrik yang

terdisipasi sebanding dengan tegangan , arus listrik yang mengalir di probe tersebut dan

lamanya waktu arus listrik mengalir.

P = v i Δ t .........( 1 )

Bila probe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga merubah

besarnya arus listrik yang mengalir. Semakin cepat udara yang mengalir maka perubahan nilai

resistansi juga semakin besar dan arus listrik yang mengalir juga berubah.

jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh overheat ratio yang

dirumuskan sebagai :

Overheat ratio = 𝑅𝑤

𝑅𝑎

Rw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara).

Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan).

Hot wire probe harus dikalibrasi untuk menentukan persamaan yang menyatakan hubungan

antara tegangan kawat (wire voltage , E) dengan kecepatan referensi (reference velocity , U)

setelah persamaan diperoleh, kemudian informasi kecepatan dalam setiap percobaan dapat

dievaluasi menggunakan persamaan tersebut.

𝐸2 = 𝐴 + 𝐵𝑈𝑛

Persamaan yang didapat berbentuk persamaan linear atau persamaan polinomial.

Pada percobaan yang akan dilakukan yaitu mengukur tegangan kawat pada temperatur

ambient dan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan kecepatan yang hasilkan

oleh fan. Kecepatan aliran udara oleh fan akan divariasikan melalui daya yang diberikan ke fan

yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari daya maksimal 230 m/s.

CARA KERJA

Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawah halaman

ini.

1. mengatifkan Web cam (mengklik icon video pada halaman web r-Lab)

2. memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan meng”klik” pilihan

drop down pada icon “atur kecepatan aliran”.

3. menghidupkan motor pengerak kipas dengan meng”klik” radio button pada icon

“menghidupkan power supply kipas.

4. mengukur Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan cara mengklik icon

“ukur”.

5. mengulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan 230 m/s

DATA PERCOBAAN

1. Kecepatan Angin 0 m/s

Waktu (s) Kec. Angin V-HW I-HW

1 0 2.112 53.9

2 0 2.112 54.2

3 0 2.112 54.3

4 0 2.112 54.1

5 0 2.112 53.9

6 0 2.112 53.9

7 0 2.112 54.1

8 0 2.112 54.3

9 0 2.112 54.2

10 0 2.112 54.0



Waktu (s) Kec Angin V-HW I-HW

1 70 2.075 54.3

2 70 2.077 54.1

3 70 2.075 54.3

4 70 2.078 54.8

5 70 2.075 54.6

6 70 2.076 54.1

7 70 2.075 54.1

8 70 2.075 54.7

9 70 2.075 54.8

10 70 2.075 54.3

Waktu (s) Kec Angin V-HW I-HW

1 110 2.049 54.8

2 110 2.049 54.6

3 110 2.050 54.5

4 110 2.049 54.5

5 110 2.050 54.4

6 110 2.050 54.5

7 110 2.048 54.7

8 110 2.048 54.8

9 110 2.049 55.1

10 110 2.050 55.3


Waktu (s) Kec Angin V-HW I-HW 1 150 2.041 55.4

2 150 2.041 55.6

3 150 2.041 55.7

4 150 2.042 55.7

5 150 2.042 55.7

6 150 2.041 55.8

7 150 2.041 55.8

8 150 2.041 55.7

9 150 2.041 55.6

10 150 2.041 55.5


Waktu (s) Kec Angin V-HW I-HW 1 190 2.037 54.9

2 190 2.037 54.8

3 190 2.037 54.7

4 190 2.037 54.7

5 190 2.037 54.6

6 190 2.037 54.7

7 190 2.037 54.9

8 190 2.037 55.0

9 190 2.037 55.3

10 190 2.037 55.6


Waktu Kec Angin

V-HW I-HW

1 230 2.034 55.0

2 230 2.034 55.2

3 230 2.034 55.4

4 230 2.034 55.7

5 230 2.034 55.9

6 230 2.034 55.9

7 230 2.034 56.0

8 230 2.035 55.8

9 230 2.035 55.6

10 230 2.034 55.4

EVALUASI

1. Membuat grafik hubungan waktu dengan tegangan hotwire tiap percobaan

2.047

2.048

2.049

2.050

2.051

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V-H

W

Waktu (s)

Kecepatan Angin 110 m/s

V-HW

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V-H

W

Waktu (s)


V-HW

2.073

2.0742.0752.076

2.0772.078

2.079

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V-H

W

Waktu (s)


V-HW

2.041

2.041

2.042

2.042

2.043

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V-H

W

Waktu (s)


V-HW

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V-H

W

Waktu (s)


V-HW

2.034

2.034

2.035

2.035

2.036

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V-H

W

Waktu (s)


V-HW

1.980

2.000

2.020

2.040

2.060

2.080

2.100

2.120

0 70 110 150 190 230

V-H

W

Kec. Angin (m/s)

hubungan Tegangan (V-HW) dengan Kec. Angin

Membuat persamaan tegangan dengan hot wire

Pengukuran

ke-

Kec.

Angin

(xi)

V.HW

(yi)

xi2 yi2 xiyi

1 0 2,112 0 4,461 0

2 70 2,076 4900 4,31 145,32

3 110 2,049 12100 4,198 225,39

4 150 2,041 22500 4,166 306,15

5 190 2,037 36100 4,149 387,03

6 230 2,034 52900 4,137 467,82

Total 750 12,349 128500 25,421 1531,71

𝑚 =𝑛(∑ 𝑥𝑖 𝑦𝑖) − (∑ 𝑥𝑖) (∑ 𝑦𝑖)

𝑛(∑ 𝑥𝑖2) − (∑ 𝑥𝑖)2

= 6 (1531,71) − (750)(12,349)

6(128500) − (750)2

= 9190,26 − 9261,75

771000 − 562500

= −71,49

208500

= 0,000342 -0,00034

𝑏 =(∑ 𝑥𝑖

2)(∑ 𝑦𝑖) − (∑ 𝑥𝑖)(∑ 𝑥𝑖 𝑦𝑖)

𝑛(∑ 𝑥𝑖2) − (∑ 𝑥𝑖)2

= (128500)(12,349) − (750)(1531,71)

6(128500) − (750)2

= 1586846,5 − 1148782,5

771000 − 562500

= 438064

208500

= 2.101 Persamaan: y = - 0.00034 x + 2.101

Berdasarkan percobaan diatas, dapat disimpulkan bahwa kawat hotwire bisa digunakan sebagai

pengukur kecepatan angin dengan melihat perubahan tegangan yang terjadi ketika dilewati

angin dengan kecepatan tertentu.

ANALISIS

Analisis Percobaan

Pada percobaan ini, percobaannya dimulai dengan mengaktifkan sebuah Web cam, dengan

mengklik icon video yang terdapat pada halaman R-Lab agar dalam menjalankan praktikum,

alat peraga yang ditampilkan benar-benar berada dalam kondisi siap untuk dipakai. Selain itu

juga dapat menghindarkan dari kesalahan dan penyimpangan data yang diakibatkan oleh

prosedur kerja yang tidak dikerjakan secara benar. Jika praktikan tidak mengaktifkan webcam,

maka percobaan praktikan kemungkinan ada salah, sehingga data yang diambil akan mengalami

kesalahan yang berlanjut pada kesalahan dalam pengolahan data maupun hasilnya. Setelah

mengaktifkan web cam, selanjutnya adalah memberikan aliran udara sebesar 0 m/s, yaitu

dengan mengklik pilihan drop down yang ada pada icon “atur kecepatan aliran”. Hal ini

dilakukan untuk memastikan bahwa aliran udara yang diberikan adalah sebesar 0 m/s, sehingga

kesalahan dalam pengambilan data tidak terjadi dalam percobaan kali ini. Kemudian, motor

penggerak kipas dinyalakan. Hal ini dilakukan untuk menggerakkan kipas agar berputar,dan

menghasilkan kecepatan sebesar 0 m/s. (walaupun pada kenyataannya kipas

tidak bergerak). Untuk menggerakkan motor kipas, kita harus mengklik radio button pada icon

“menghidupkan power supply kipas”. Jika kita tidak mengklik radio button tersebut, maka

secara otomatis kipas tidak akan berputar dan menghasilkan kecepatan yang kita inginkan,

sehingga percobaan mengalami kegagalan, yang mengakibatkan data yang diambil juga

mengalami kesalahan. Untuk mengukur tegangan dan juga arus listrik di kawat hot wire,

caranya dengan mengklik icon “ukur”.Setelah mengklik tombol “ukur”, akan terjadi pergerakan

kipas dan juga adanya perubahan tegangan. Setelah menunggu selama beberapa detik, maka

akan muncul data yang meliputi waktu, kecepatan aliran, tegangan, dan arus yang dihasilkan.

Percobaan dilanjutkan selama 5 kali dengan kecepatan aliran anginnya menjadi 70, 110, 150,

190, dan 230 m/s sesuai dengan prosedur di atas.

Analisis Hasil

Data yang diperoleh dari percobaan ini meliputi waktu, kecepatan, tegangan, dan arus yang

merupakan data yang telah dicetak oleh sistem. Dari data yang terlihat, terdapat beberapa data

yang tidak ada dalam suatu kecenderungan untuk berada dalam satu nilai. Selisih data yang

keluar dari kecenderungan untuk berada dalam satu nilai itu memang tidak terlalu jauh. Akan

tetapi, data tersebut merupakan data yang kurang baik yang mengakibatkan hasil yang

diperoleh juga tidak akurat. Dalam menganalisis penyebab penyimpangan data ini, praktikan

tidak dapat menganalisis penyebab secara fisis, apa-apa yang menyebabkan timbulnya nilai-

nilai yang keluar dari kecenderungan tersebut karena praktikan tidak melakukan percobaan ini

secara langsung.

Analisis Grafik

Pada percobaan ini, terdapat tujuh buah grafik, yaitu enam buah grafik yang menghubungkan

waktu dengan tegangan untuk tiap-tiap kecepatan aliran udara, sedangkan satu grafik yang lain

merupakan grafik yang menghubungkan tegangan dengan kecepatan aliran udara. Dari ke-

enam grafik yang merupakan grafik tegangan vs waktu, terlihat bahwa terdapat simpangan

yang cukup jauh untuk kecepatan aliran udara dari 70 m/s sampai dengan 230 m/s kecuali 190

m/s yang berbentuk garis lurus tanpa simpangan. Simpangan yang terjadi ini diakibatkan dari

kumpulan data yang dihasilkan, ada sebagian data yang keluar dari kecenderungan,

sebagaimana yang telah dijelaskan dari analisis data di atas. Pada grafik yang menggambarkan

hubungan antara kecepatan aliran dengan tegangan, dapat terlihat bahwa kecepatan aliran

udara berbanding terbalik dengan tegangan. Hal ini dapat terlihat dari persamaan grafik yang di

dapat dari metode least square yaitu:

y = - 0.00034 x + 2.101

Pada persamaan grafik di atas, gradiennya bernilai negatif, sehingga grafik akan terus turun

seiring dengan bertambahnya tegangan (kecepatan aliran udara berbanding terbalik dengan

tegangan).

KESIMPULAN

1. Single normal probe hotwire merupakan salah satu jenis hotwire yang umumnya

digunakan sebagai sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran dengan

menghubungkan kedua ujung probe dengan sumber tegangan.

2. Besarnya energi listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan, arus listrik yang

mengalir di probe tersebut dan lamanya waktu arus listrik mengalir.

3. Semakin cepat udara yang mengalir maka perubahan nilai resistansi juga semakin besar

dan arus listrik yang mengalir juga berubah.

4. Jumlah perpindahan panas yang diterima dinyatakan sebagai overheat ratio.

REFERENSI

Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ,2000.2.

Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition,John Wiley

& Sons, Inc., NJ, 2005.

LINK RLAB

http://sitrampil4.ui.ac.id/kr01

245787437 Laporan Praktikum KR1 Dispasi Hot Wire Fix

Documents

Transcript of 245787437 Laporan Praktikum KR1 Dispasi Hot Wire Fix